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문제 정의
- 최근에 새로운 재료의 레진 브라켓이 개발되었으나 이 또한 사용하다 보면 wing 부위에서의 파절이 자주 발생되는데 이러한 wing의 파절은 교합압과 torquing force에 의하여 발생될 뿐만 아니라$ 교정선을 결찰하는 과정에서도 쉽게 나타난다. 더욱이 이러한 wing의 파절은 교정치료 초기보다는 시간이지나면서 더욱 쉽게 나타나고 있어 타액과 치은 열구액 등 수분이나 음식물 섭취에 따른 온도 변화 등 구강내 환경 변화가 브라켓 wing 의 물성 변화에 영향을 줄 것으로 생각되어 이를 규명하고자 본 연구를 시행하였다.
- 이에 본 연구는 레진 브라켓의 침수 및 열순환에따른 wing의 파절 양상을 비교하여 구강내 환경 이 레진 브라켓 wing의 물성에 미치는 영향을 관찰하고자시행되었다.
제안 방법
- 020" 와이어를 브라켓의 wing 아래에 위치시켰다. Cross-head speed를 1.0 mm/min의 속도로 조절하고, 와이어는 브라켓 베이스에 대하여 수직 방향으로 하중을 가하여 브라켓의 wing을 파절시키고 파절되는 순간의 최고하중을 측정하여 이를 파절강도로 하였다. 한편 대조군으로 사용된 금속 브라켓에서는 wing의 파절이 발생되지 않으므로 와이어에 의하여 브라켓 wing이 변형되어 와이어가 브라켓 wing의 하방에서 탈락되는 지점에서의 하중을 즉정하고 변형 강도로 기록하였다.
- 또한 thermocycling의 순환조건으로 시편의 노출시간은 15초〜3분&° 까지, 횟수는 수백에서 100, ooo20*) 까지 다양한 방법으로 시행되고있다. 그러나 실험실적 연구는 온도의 범위, 노출시간, 열순환 횟수 등을 고려하여야 하는데 최근의 연구들22-4)은 대부분 계류시간 30초 이내, 온도범위는 최저 4°C〜5°C, 최고 50°C〜60°C에서 이루어지고 있는바, 본 연구에서도 최저온도 5°C와 최고온도 55°C, 계류시 간 15초, 배수후 계류시 간 15초의 조건으로 2, 100 회의 thermocycling을 시행한 후 파절강도를 측정하였다.
- 레진 브라켓 75개를 상온에서 6개월 동안 방치한 경우와 37°C 의 증류수에 6개월 동안 침수시킨 경우, 그리고 37 °C 의 증류수에 6개월 동안 침수시킨 상태에서 1개월에 350회씩 총 2, 100회 열순환 시킨 경우의 세 가지 군으로 구분하여 처리한 다음 만능 물성 시험기를 이용하여 브라켓 wing의 파절강도를 각 군별로 측정하고 주사전자 현미경으로 파절부위를 관찰하는 한편 대조군으로 금속 브라켓을 사용하여 레진 브라켓 wing의 파절강도와 금속 브라켓 wing의 변형 강도를 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 레진 브라켓 75개를 상온에서 6개월 동안 방치한경우와 37°C의 항온수조에서 증류수에 침수시킨 채 6 개월 동안 보관한 경우, 그리고 37°C의 항온수조에서증류수에 6개월 동안 침수시킨 상태에서 열 순환기에넣고 5笆와 55°C의 증류수가 계류시간 15초, 배수 후계류시간 15초의 조건으로 분당 1회씩 1개월에 350회씩, 6개월 동안 총 2, 100회 열순환 경우의 세 가지 군으로 구분하여 각각 처리하였고 대조군으로 25개의금속 브라켓을 사용하였다.
- 만능물성시험기에서 파절강도 측정에 사용된 레진 브라켓을 각 실험군에서 무작위로 골라 파절 부위를 주사전자현미경 (JSM 5400; Jeol Co., Japan)으로 관찰하였다.
- 수분에 노출되는 효과를 브라켓에 부여하기 위하여 본 연구에서는 6개월 동안 37 °C 증류수에 침수를시켰으며 음식물 섭취에 따른 온도변화 효과를 위하여 thermocycling 방법을 채택하였다. Thermo cycling 방법 사용시 구강내의 온도범위에 관하여 Nelsen 등⑸은 4°C의 물이 구강내에서는 9°C로 측정되고 60°C의 커피가 구강내에서는 52°C를 나타내므로 9°C 〜52°C가 구강내 한계온도라 하였고, Peterson 등©은 구강내 온도범위가 1SC 〜45°C 라고 보고하였다.
- 파절강도 측정을 위하여 만능물성 시험기(STM-5, United Calibration Co, USA)를 사용하였다. 각 브라켓의 베이스를 만능물성 시험기의 지그에 고정할 수 있도록 금속 주형을 제작하여 브라켓 holder로 사용하였다.
대상 데이터
- 브라켓의 몸체는 폴리카보네이트와 세라믹 분말로 구성되었고 슬롯은 금속으로 이루어졌다. 금속 브라켓으로는 레진 브라켓과 동일한 회사에서 제조한 Mini Diamond 브라켓 (Catalog number, 351-0506; Ormco, USA) 을 사용하였다. 사용된 브라켓은 모두 0.
- 본 실험의 연구재료로 상업적으로 사용되고 있는 Spirit MBTM 레진 브라켓 (Catalog number, 495-0506; Ormco, USA) 을 사용하였다. 브라켓의 몸체는 폴리카보네이트와 세라믹 분말로 구성되었고 슬롯은 금속으로 이루어졌다.
데이터처리
- 각 레진 브라켓 군의 파절강도와 금속 브라켓의 변형강도에 대한 평균과 표준편차를 구하고 처리하지않은 레진 브라켓과 금속 브라켓 군간의 파절 및 변형강도를 비교하기 위하여 unpaired t-test를 실시하였으며, 레진 브라켓 각 군간의 차이를 조사하기 위하여 일원분산분석 (one way analysis of variance)을 시행하고 Duncan's multiple range test로 사후검정하였다.
성능/효과
- 1. 금속 브라켓 wing의 변형강도에 비하여 레진 브라켓 wing의 파절강도가 매우 낮게 나타났으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(pVO.OOl).
- 2. 상온에서 6개월 동안 방치 한 군에 비하여 침 수시키거나 침수 및 열순환 시킨 군에서 브라켓 wing의파절강도가 낮게 나타났으며 통계적으로 유의한차이를 보였다(p<0.001).
- 3. 단순침수에 비하여 침수 및 열순환 시킨 군의 브라켓 wing의 파절강도가 더 낮게 나타났으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001).
- 각 실험군에서 레진 브라켓 wing의 파절강도에 대한 평균과 표준편차를 구한 결과 상온에서 6개월 동안 방치한 군에서는 2.22±0.13 Kg, 침수시킨 군에서는 2.00 + 0.24 Kg, 침수 및 열순환 시킨 군에서는 1.90 ±0.11 Kg으로 나타났다. 일원분산검정을 시행하고 사후검정한 결과 레진 브라켓은 침수 후 더 낮은 파절강도를 나타내었으며, 단순 침수보다는 침수 및 열순환 시킨 군에서 더 낮은 파절강도를 보였다 (p<0.
- 구강내의 온도변화가 레진 브라켓에 미치는 영향을 알아보기 위하여 침수시킨 상태에서 thermo- cycling을 시행한 결과 단순 침수시킨 군에 비하여 파절강도가 더 낮게 나타났다. Thermocycling이 레진에 미치는 영향에 대하여 Sparrius와 Grossman2^ 열순환 과정에서 열에 의한 수축과 팽창이 반복되며레진의 물흡수로 인한 수화팽창이 일어나고 이와 더불어 압축과 인장응력이 작용하게 되어 결합력의 감소가 초래된다고 설명하였다.
- Feldner 등⑶은 정밀한 torquing movement?]- 필요한 경우 메탈 슬롯이 보강된 레진 브라켓을 사용할 경우 금속 브라켓에 필적할만큼 변형률이 적게 나타난다고 하였고 세라믹이 보강된 경우에도 브라켓의 변형률은 감소하였다고 보고하였다. 그러나 본 연구결과 금속 브라켓의 변형강도 12.49 K館에 비하여 매우 작은 힘인 2.22 幽에서레진 브라켓 wing의 파절이 나타났다. 본 연구에 사용된 Ormco사의 Spirit MB 브라켓은 교정 력 에 의 한브라켓의 변형을 최소화하기 위하여 슬롯은 금속으로 제작되고 또한 브라켓의 강도를 증가시키기 위하여 레진 내에 세라믹 분말을 첨가한 것으로 알려져있으나 본 실험에서 파절강도가 매우 낮게 나타나 임상에서도 wing의 변형이 쉽게 나타날 수 있음을 시사하였다.
- 22 幽에서레진 브라켓 wing의 파절이 나타났다. 본 연구에 사용된 Ormco사의 Spirit MB 브라켓은 교정 력 에 의 한브라켓의 변형을 최소화하기 위하여 슬롯은 금속으로 제작되고 또한 브라켓의 강도를 증가시키기 위하여 레진 내에 세라믹 분말을 첨가한 것으로 알려져있으나 본 실험에서 파절강도가 매우 낮게 나타나 임상에서도 wing의 변형이 쉽게 나타날 수 있음을 시사하였다.
- 수분이 레진 브라켓의 물성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 37°C 증류수에서 6개월 동안 침수시킨결과 상온에서 방치한 경우에 비하여 wing의 파절강도가 더 낮게 나타났다. 아크릴릭 레진 접착제의 결합강도를 살펴본 Miura 등26)은 37°C 증류수에서 접 착제의 결합강도가 1일 후에 비하여 30일 후 유의성 있게낮아짐을 보고하였으며, Meng과 Wang27>도 침수 6개월 후 교정용 레진 접착제의 결합강도가 약 35% 감소하였음을 발표하였다.
- 11 Kg으로 나타났다. 일원분산검정을 시행하고 사후검정한 결과 레진 브라켓은 침수 후 더 낮은 파절강도를 나타내었으며, 단순 침수보다는 침수 및 열순환 시킨 군에서 더 낮은 파절강도를 보였다 (p<0.05)(Table l)(Fig. 1). 한편 금속 브라켓 wing의평균 변형강도는 12.
- 파절된 레진 브라켓 wing의 표면 형태를 주사전자현미경으로 관찰한 결과 비처리 레진 브라켓에서는 비교적 매끈한 표면양상을 보였으나 침수시킨 브라켓에서는 다소 거칠어진 양상을 보였다. 침수 및 열 순환시킨 브라켓 역시 거친 표면양상을 보였는데 침수만 시킨 경우에 비하여 더 불규칙한 형태를 나타내었다(Fig.
후속연구
- 수분의 접촉과 구강내 온도변화에 의하여 레진 브라켓의 물성 이 약화되고 이로 인해 교정력, 교합력 그리고 결찰력 등에 의한 wing의 파절이 쉽게 초래되고있는 바 이를 보완하기 위한 wing의 형태나 체적변화, 그리고 레진 브라켓의 강도를 보강하기 위한 지속적인 재료학적 연구가 필요하리라 생각된다.
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